PEMULIAAN TANAMAN

1. PEMULIAAN TANAMAN MODUL 6 :PEMULIAAN TANAMAN MENYERBUK SILANG

2. PENDAHULUAN • Keragamanketurunanpadatanamanmenyerbuksilangmenyulitkanpenilaianterhadapindividutanaman. Individusatudenganlainnyasangatmungkinmemilikikomposisi genetic (genotip) yang berbeda. Sehinggaperbaikansifattanamantidakdapatdilakukansecaraindividu, tetapiharuspadapopulasitanaman. Perbaikanpopulasi yang dihasilkantergantungdaritujuandanmetodepemuliaan. • Sasaranakhir yang ditujudalamstudipemuliaantanamanmenyerbuksilangadalahpengungkapandanpemahamantentangdasargenetiktanamanmenyerbuksilangsebagailandasanmetodepemuliaantanamanmenyerbuksilang. • Materiiniakandisampaikandalamdua kali tatapmukapadaminggukesepuluhdankesebelas.

3. TUJUAN Penguasaanmateridalammodulini, yang dirancangsebagailandasanpemuliaantanamanmenyerbuksilang, akandapat • Menjelaskandasar genetic tanamanmenyerbuksilang, pengertianheterosigotdanheterogen, silangdalamdandepresisilangdalamsertaheterosis • Menjelaskantentangpopulasi, kesetimbangan genetic dalampopulasi (hukum Hardy-Weinberg) danperubahanfrekuensi gen, genotipdanfenotipdalampopulasi.

4. DEFINISI • Pemuliaantanamanadalahilmu yang mempelajaritentangperbaikansifattanamanmelaluiperubahangenetikdalamupayameningkatkannilaiekonomisnya. • Tanamanmenyerbuksilangadalahtanaman yang dalamprosespenyerbukannya, polenatauserbuk sari berasaldaritanaman lain yang berbedasecaragenotip.

5. Pemuliaantanamanmenyerbuksilangadalahstuditentangbagaimanaperbaikansifattanamandapatdilakukanmelalui program pemuliaan, antara lain: • Bagaimanaperbaikantanamandilakukanpadatanaman yang keturunannyaselaluberagam? • Bagaimanakahsifat genetic padatanamanmenyerbuksilang? • Bagaimanamempelajari genetic daripopulasitanamanmenyerbuksilang • Bagaimanaperubahan genetic padatanamanmenyerbuksilangdapatterjadi? • Bagaimanamempertahankankomposisi genetic padapopulasitanamanmenyerbuksilangdarigenerasikegenerasi?

6. Alasanutamatidakdapatmengadakanpembuahansendiri : • Berumahdua, yaitubungabetinadanbungajantanterletakpadatanaman yang berbeda. Contoh : Pepaya, salak • Berumahsatu, yaitubungabetinadanbungajantanterpisahtetapimasihdalamtanaman yang sama. Contoh : Jagung • Inkompatibilitassendiri, yaituapabilapolen (serbuk sari) fertiltidakmampumenyerbukiputikdaribunga yang sama, sehinggatidakdihasilkanbiji • Perbedaanwaktumasakantarabungajantandanbungabetina, dibedakan : • Protogini : Kepalaputikmasakterlebihdahuludaripadakotak sari • Protandri : Kotak sari masakterlebihdahuludaripadakepala sari

7. Perbedaanmonoceousdandioceous (Sumber :raisesbm.com)

8. ProtandrydanProtogyni (Sumber : northernpecans.blogspot.com)

9. DASAR GENETIK HeterosigotdanHeterogen • Heterosigotadalahistilahuntukkomposisigenetikdaripasanganalel yang berbeda. Contoh : Hh, HhBb, HhBbTbtb, …… • Individutanamanmenyerbuksilanghampirselalumemilikikomposisigenetikheterosigot, sehinggaketurunannyaakanmemilikikomposisigenetikheterosigotmaupunhomosigotpadabeberapapasanganalelnya. • Keturunandengangenotip yang beragamakanmenampakkanfenotip yang beragam pula. PerbedaanfenotipsatuindividudenganindividulainnyadalamsuatukelompoktanamandinamakandenganHeterogen • Setiapindividudalamsekelompoktanamanmenyerbuksilangberbedasecaragenetis, umumnyamemilikisusunan genetic heterosigot. • Kelompoktanaman (populasi)daritanamanmenyerbuksilangmenunjukkanpenampilanheterogen.

10. Silang dalam (inbreeding) • Persilangan individu yang berkerabat dekat (saudara kandung atau saudara tiri) • Persilangan sendiri (selfing) • Meningkatnya homosigositas • Ekspresi gen-gen resesif merugikan menyebabkan penurunan penampilan (depresi silang dalam) • Tingkat depresi silang dalam berbeda pada setiap spesies tanaman

11. Kegunaan silang dalam • Mengurangi frekuensi alel-alel resesif yang merugikan • Meningkatkan variabilitas genetik di antara individu dalam suatu populasi • Mengembangkan genotip potensial

12. Inbred padatanamanjagung yang digunakanuntuk membentuktanamanhibrida (Sumber: agron.missouri.edu)

13. Heterosis • Peningkatan ukuran dan vigor setelah persilangan • Heterosis = hybrid vigor, peningkatan ukuran dan vigor yang melebihi tetua atau rata-rata tetua • Heterosis merupakan kebalikan dari depresi silang dalam • Dasar teori : hipotesis dominan dan hipotesis over dominan • Pemanfaatan heterosis : Varietas Hibrida

14. Heterosispadatanamandantongkoljagung (Sumber: http://genome.cshlp.org)

15. TEORI HETEROSIS • Terdapattigateori yang mendasariheterosisini, yaituteori over dominan, akumulasi gen dominandaninteraksi inter-alel (interaksiantaralelberbedalokus). • Teori over dominan • Akumulasi gen dominan • Interaksi inter-alel

16. Kesetimbangan Hardy-Weinberg • Frekuensi gen dan genotip pada sebuah populasi kawin acak akan selalu tetap dari generasi ke generasi selama tidak terjadi seleksi, mutasi dan migrasi. • Perbaikan sifat  POPULASI  komposisi alel  • frekuensi gen  frekuensi genotip • Perubahan komposisi genotip dalam populasi  • perubahan frekuensi gen • Seleksi  meningkatkan frekuensi gen dikehendaki •  menurunkan frekuensi gen tak dikehendaki

17. TEORI DOMINAN • Over dominanadalahkeadaandimananilaiheterosigot (Aa) lebihbesardarinilaihomosigotdominan (AA). Dengankata lain, nilaihibrida (F1) melebihinilai rata-rata tetuaatautetua yang lebihbesar P: AA bb CC dd x aa BB cc DD 1½ 1 1½ 1 1 1½ 1 1½ F1: Aa Bb Cc Dd 2 2 2 2 • Alelresesifberkontribusi 1 unit • Aleldominanberkontribusi 1½ unit • Alel yang heterozigotmenunjukkanpenampilan yang lebihbaikbiladibandingkandenganpasanganalelbaikresesifmaupundominan • Kontribusitetua = 5 F1 = 8

18. TEORI AKUMULASI GEN DOMINAN • Bila gen-gen yang berperandalampertumbuhanadalah gen dominan, makaakumulasidari gen-gen dominandaritetua yang berbedaakanmeningkatkankeunggulanhibridahasilpersilangan • Sebagaicontoh, satutetuamemiliki 3 gen dominandantetua lain dengan 2 gen dominanberbeda, makahibridanyaakanmemiliki 5 gen dominan. Dengankata lain, semakinbanyakberbedaanantarakeduatetua, makasemakinbesarkeunggulanhibridanya. • P: AA bb CC dd x aa BB cc DD • 2 1 2 1 1 2 1 2 • F1: Aa Bb Cc Dd • 2 2 2 2 • Alelresesifberkontribusi 1 unit • Aleldominanberkontribusi 2 unit • Karenaadanyadominansi, makagenotipe yang heterozigotmemberikanpenampilan yang samasepertihomozigotdominan • Kontribusitetua = 6 F1 = 8

19. TEORI INTERAKSI INTER ALEL • Interaksiiniterjadiantar gen-gen berbedalokus, kerjasama yang terjadiantara gen-gen yang berinteraksimungkinmempengaruhiprosespertumbuhanmenjadilebihbaik. • Mirippadaperistiwaepistasi. Satucontoh, gen A dan gen B berperandalammenghasilkanwarna, bilahanyaadasatu gen saja (A atau B) memberikanwarnamerah, tetapibilakeduanyabergabungmakaakandihasilkanwarnamerah yang lebihtua.

20. HWE Assumptions • Mating is random. • Effects of migration, mutation, selection are negligible.

21. Frekuensifenotip, genotipdan gen • FrekuensiFenotipadalahproporsifenotip yang adapadasuatupopulasi. • FrekuensiGenotipadalahproporsigenotip yang adapadasuatupopulasi. • Frekuensi Gen adalahproporsi gen yang adapadasuatupopulasi

22. When the HWE assumptions are met, the frequency of a genotype is equal to the product of the allele frequencies. AA Aaaa p2 2pq q2 P2 AA + 2pq Aa + q2 aa = 1 Secaraumumapabilaada N individudalampopulasikawinacak. Dari populasitersebutterdapatD individudominan yang homosigot AA, H individuheterosigotAa, sertaR individuresesif yang homosigotaa**

23. Generation 0 ♂ gametes N ∞ A1 A1 , A1 A2 , A2 A2 Random mating Zygotes Genotype frequencies p2, 2pq, q2 ♂ ♀ (p) (q) ♀ gametes A1 A1 (p2) A1 A2 (pq) (p) A1 A2 (pq) A2 A2 (q2) Generation 1 A2 N ∞ A1 A1 , A1 A2 , A2 A2 A1 (q) A1 Genotype frequencies do not change from generation to generation A2 A1 A1 p2, 2pq, q2 A2 A2 Demonstrating the H-W principle

24. REFERENSI • Allard, R,W. 1999. Principle of Plant Breeding : Second Edition.John Wiley and Sons. Inc. USA • Brown, J and Peter, C. 2008. An Introduction to Plant Breeding. Blackwell Publishing Ltd • DaryantodanSiti,S.1982.BiologiBungadanTeknikPenyerbukanSilangBuatan.Gramedia • Hagedoorn, L. 2008. Plant Breeding. Fournier Press • Mangoenendidjojo, W. 2003. Dasar-DasarPemuliaanTanaman. Kanisius. Jogjakarta • Poehlman, and Borthakur. 1977. Asian Breeding Field Crop: With Special Reference to Crops of India.Oxford & IBH Pub. Co. Michigan University • Stansfield, W and Susan, E. 2000. Genetic: Fourth Edition. Schaum Outline

25. PROPAGASI • A. LatihandanDiskusi (Propagasi vertical dan Horizontal) • Padatanamanmenyerbuksendiri, keturunannyatidakpernahberubahsecara genetic. Sebaliknyapadatanamanmenyerbuksilangketurunannyaselaluberagamsecaragenetik. Denganmenggunakan diagram persilangan, tunjukkanperbedaan genetic tanamanmenyerbuksendiridanmenyerbuksilang! • Padasuatupopulasijagungdiketahuiada 40 tanaman yang terserangpenyakitbulaidari total 1000 tanaman. Penyakitbulaidikendalikanoleh gen resesif b, tentukanfrekuensifenotiptanamantahandanpeka, frekuensigenotiptanamantahandanpekasertafrekuensi gen B dan b daripopulasijagungtersebut! • B. Pertanyaan (Evaluasimandiri) • What do you know about inbreeding? • Please explain the advantages of inbreeding in cross pollination plant! • Mention the advantages of heterosis in cross pollination plant breeding? • Apahubunganantarahukum Hardy-Weinberg denganpemuliaantanamanmenyerbuksilang? • C. QUIZ -mutiple choice (Evaluasi) • D. PROYEK (Eksplorasi entrepreneurship, penerapan topic bahasanpadadunianyata)

26. TERIMA KASIH